《化学反应的热效应》PPT课件.ppt

第一章化学反应与能量转化,第1节化学反应的热效应,联想质疑,化学反应中常伴随有能量变化，结合前面知识思考:,1、化学反应中为什么有能量变化?,3、例举生产生活中常见的化学反应能量变化的应用.,化学反应中释放与吸收能量与我们生活息息相关，这就需要一个化学量来定量描述研究反应热,2、哪些反应是放热反应？哪些反应是吸热反应？,4、如何定量描述一个化学反应释放或吸收的热量？,5、用什么方法可以准确地测量这些热量？,6、通过理论方法如何计算这些热量？,一、化学反应的反应热,1、什么是反应热?,2、反应热的符号是什么？怎样表示反应吸、放热？,4、如何获得一个反应的反应热呢？,3、反应热的单位是什么?,大烧杯（500 mL）、小烧杯（100 mL）、温度计、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒。,观察简易量热计的构造,思考:,1、量热计直接测得的数据是什么？是焓变的数值吗？,是体系温度的变化,2、根据体系温度变化可以求得什么物理量？,可以求得反应吸收或放出的热量,Q=m c t,Q=mctQ:反应放出的热量。m:反应混合液的质量。c：反应混合液的比热容。t：反应前后溶液温度的差值。,测定盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热:（1）用量筒量取50mL0.50mol/L盐酸，倒入简易量热计中，测量并记录盐酸的温度（t1）（2）用另一量筒量取50mL0.50mol/L氢氧化钠溶液，测量并记录氢氧化钠溶液的温度（t2）.（3）将量筒中的氢氧化钠溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中，立即盖上盖板，用环形玻璃搅拌棒不断搅拌，观察温度计的温度变化，准确读出并记录反应体系的最高温度（t3）。（4）假设溶液的比热与水的比热相等，溶液的密度与水的密度相等，忽略量热计的比热，根据溶液温度升高的数值，计算中和反应的反应热并写出该反应的热化学方程式。,活动与探究,所需仪器与试剂:大烧杯（500 mL）、小烧杯（100 mL）温度计、量筒（50 mL）两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒。0.50 mol/L 盐酸、0.50 mol/L NaOH溶液,Q=m c t Q:中和反应放出的热量。m：反应混合液的质量。c：反应混合液的比热容。t：反应前后溶液温度的差值。,问酸、碱反应时，我们用的是它的稀溶液，它们的质量应怎样得到？,量出它们的体积，再乘以它们的密度即可。,Q=（V酸酸V碱碱）c（t2t1）,Q=（V酸酸V碱碱）c（t2t1）,本实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积均为50 mL,它 们的浓度均为0.50 mol/L。由于是稀溶液，且为了计算简便，我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为1 g/cm3，且中和后所得溶液的比热容为 4.18 J/（g),已知 V酸=V碱=50 mL。c酸=c碱=0.50 mol/L。酸=碱=1 g/cm3 c=4.18 J/（g）请把以上数据代入式,得出Q的表示式。其中热量的单位用kJ。得出结果。,Q=0.418（t2t1）kJ,思考：式表示的是不是该反应的反应热？为什么？,式不是该反应的反应热，因为反应热是有正负的，中和反应放热，故其H为“”。,问题该反应的中和热应怎样表示呢？,中和热是稀的酸、碱中和生成 1 mol水的反应热，而50 mL 0.50 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/L 氢氧化钠反应后生成的水只有0.025 mol，故式表示的也不是中和热。,中和热:在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应而生成1mol 水,这时的反应热叫做中和热.,思考：式表示的是中和热吗？为什么？,实验步骤：,1.在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如下图所示。,中和热的测定,大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？,答案：.两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。,2.用一个量筒最取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。,温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？,因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲洗，温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会使总溶液的质量增加，而导致实验结果误差。,3.用另一个量筒量取50 mL 0.50 mol/L NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。,.酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？,.因为本实验的关键是测反应的反应热，若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。,4.把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入下表。,实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为11,但在实际操作过程中往往会取0.55mol/L的NaOH，你知道为什么吗？HCl过量行吗？,为了保证0.50 mol/L的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55 mol/L NaOH溶液，使碱稍稍过量。若使盐酸过量，亦可。,5.重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。,次数,1,2,3,起始温度t/c,终止温度,温度差,t/c,t/c,盐酸,氢氧化钠,平均值,24.5,25.0,22.0,22.4,25.0,25.4,24.75,22.2,25.2,26.5,25.4,28.2,1.75,3.2,3.0,强酸、强碱反应:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l);H=57.3kJ/moL,议一议为何所测得的数据不是57.3 kJ/mol，分析产生误差的原因。,可能的原因有：1.量取溶液的体积有误差（测量结果是按50 mL的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于50 mL或小于50 mL都会造成误差）2.温度计的读数有误。3.实验过程中有液体洒在外面。4.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。5.隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。6.测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。,误差分析:,讨论下列问题,2.本实验中若把50 mL 0.50 mol/L的盐酸改为50 mL 0.50 mol/L醋酸，所测结果是否会有所变化？为什么？,答案：2.会有所变化。因为醋酸为弱电解质，其电离时要吸热，故将使测得结果偏小。,1.若改用100 mL 0.50 mol/L的盐酸和100 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液，所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍（假定各步操作没有失误）？,答案：1.否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量，其数值与反应物的量的多少无关，故所测结果应基本和本次实验结果相同（若所有操作都准确无误，且无热量损失，则二者结果相同）。,练习50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液在图示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：（1）从实验装置上看，图中缺少的一种玻璃用品是。（2）烧杯间填满碎纸条的作用是（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值（填“偏大”“偏小”“无影响”）。,环形玻璃搅拌棒,减少实验过程中的热量损失,偏小,（4）实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量（填“相等”“不相等”），所求中和热（填“相等”“不相等”），简述理由：,不等,相等,因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O所放出的能量，与酸碱的用量无关,（5）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会；用50 mL 0.50mol/L NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会。（均填“偏大”“偏小”“无影响”）,偏小,偏小,化学反应的焓变,当H为“”（H0）时，为放热反应,当H为“”（H0）时，为吸热反应,二、化学反应的焓变1、焓定义：用来描述物质所具有能量的物理量，符号：H，单位：kJ/mol2、影响因素：3、在恒温、恒压的条件下，化学反应过程 中能量变化全部转化为热能，则焓变等于QP。,4、热化学方程式:1）、概念：能够表示物质变化与焓变的做化学方程式叫热化学方程式。,反应放出或吸收的热量的多少与外界的温度和压强有关，需要注明，不注明的指101kPa和25时的数据。,因为物质的聚集状态不同所含的能量也不同。,固态,液态,吸热,气态,吸热,吸热,（1）要注明温度和压强:,（2）反应物和生成物要注明聚集状态:,2）、书写热化学方程式应注意以下几点,H2（g)+O2(g)=H2O(l)；H=285.8KJ/mol,H2（g)+O2(g)=H2O(g)；H=241.8KJ/mol,H2O(l)H2O(g)；H=+44KJ/mol,（3）热化学方程式中各物质前的化学计量数表示物质的量不表示分子数,因而必要时可用简单分数。一般出现分数时是以某一反应物或生成物为“1mol”时其它物质才出现的。,H2（g）+Cl2(g)=2HCl(g)；H=184.6KJ/mol,H2（g）+Cl2(g)=HCl(g)；H=92.3KJ/mol,2H2（g)+O2(g)=2H2O(l)；H=571.6KJ/mol,H2（g)+O2(g)=H2O(l)；H=285.8KJ/mol,交流。讨论P6页 题1,（4）H的表示：热化学方程式中的H的“”与“”一定要注明，“”代表吸热，“”代表放热无论热化学方程式中化学计量数为多少，H的单位总是KJ/mol，但H的数值与反应式中的系数成比例,）、热化学方程式表示的意义,（1）表示什么物质参加反应，结果生成什么物质,（2）反应物和生成物之间的质量比、物质的量比,（3）反应物完全变成生成物后所放出或吸收的热量。,质量能,H2（g)+O2(g)=H2O(g)；H=241.8KJ/mol,、在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q2Q1的是（）A.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g);H=-Q1 1/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g);H=-Q2B.C(s)+1/2O2(g)=CO(g);H=-Q1 C(s)+O2(g)=CO2(g);H=-Q2C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);H=-Q1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);H=-Q2D.S(g)+O2(g)=SO2(g);H=-Q1 S(s)+O2(g)=SO2(g);H=-Q2,B,练一练,A,、已知在1105Pa，298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，下列热化学方程式正确的是(),A.H2O（g）H2（g）1/2O2（g）；H242kJmol1B.2H2（g）O2（g）2H2O（l）；H484kJmol1C.H2（g）1/2O2（g）H2O（g）；H242kJmol1D.2H2（g）O2（g）2H2O（g）；H484kJmol1,、已知在25、101kPa下，1g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ 热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是()A、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g)H=-48.40kJmol-1 B、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)H=-5518kJmol-1 C、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)H=+5518kJmol-1 D、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)H=-48.40kJmol-1,B,与反应条件（途径）无关 P8例题,盖斯定律 P7,例：已知：C(s)+O2(g)=CO2(g);H1=-Q1kJ/mol2C(s)+O2(g)=2CO(g);H2=-Q2kJ/mol写出CO燃烧的热化学方程式,燃烧热,在101kPa(25)时，1mol物质完全燃烧，生成稳定氧化物时所放出的热量。,101kPa(25),1mol 可燃物（纯净物单质或化合物）,完全燃烧、生成稳定氧化物 C(s)CO2(g)H2(g)H2O(l)S(s)SO2(g),H kJ/mol,碳的燃烧热为393.5 kJ/mol或H=-393.5 kJ/mol,*燃烧热是物质的属性，与用量无关,6、燃烧热的热化学方程式与燃烧的热化学方程式：,1）燃烧热的热化学方程式：,2）燃烧的热化学方程式：,可燃物序数为1，其它可为分数,生成稳定的氧化物,*此时反应热既是燃烧热,普通的热化学方程式,特定条件下的热化学方程式,例如：碳的燃烧热为393.5 kJ/mol，写出碳燃烧热的热化学方程式和碳燃烧的热化学方程式。,中和热,在稀溶液中，酸碱中和生成1mol水，这时的反应热就叫中和热。,酸碱中和，且生成1mol水,H kJ/mol,稀溶液（C1mol/L）？,0.5mol/L NaOH 与0.5mol/LHCl中和热为57.3kJ/mol 或 H=57.3kJ/mol,*中和热与酸碱用量无关但与酸碱的强弱有关,5、中和热的热化学方程式与中和的热化学方程式：,1）中和热的热化学方程式：,2）中和的热化学方程式：,生成物水的序数为1，其它可为分数,状态水为（l）其它为(aq),普通的热化学方程式,特定条件下的热化学方程式,6、中和热的两种常见方式：,1）强酸与强碱的中和热相同均为 57.3kJ/mol,2）强酸（碱）与弱碱（酸）的中和热与电离有关。,已知：1/2H2SO4(浓)+NaOH(aq)=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l);H1=Q1 kJ/molHAc(aq)+NaOH(aq)=NaAc(aq)+H2O(l);H2=Q2 kJ/molHCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l);H3=Q3 kJ/mol则Q1、Q2、Q3；H1、H2、H3之间的关系为，。,写出下列反应的热化学方程式,课堂练习,1、1molN2(g)与适量O2(g)反应生成NO(g)，需吸收68kJ的热量；,2、1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出 9.36kJ热量，写出硫燃烧的热化学方程式。,3、2.3g某液态有机物和一定量的氧气混合点燃恰好完全燃烧，生成2.7gH2O和2.24LCO2(标准状况)，并放出68.35KJ的热量，则该反应的燃烧热为多少？,4、已知 H2(g)1/2O2(g)H2O(g)H1=a kJ/mol2H2(g)O2(g)2H2O(g)H2=b kJ/molH2(g)1/2O2(g)H2O(l)H3=c kJ/mol2H2(g)O2(g)2H2O(l)H4=d kJ/mol则a、b、c、d的关系正确的是。A、ad0 C、2a=b0,C,